Simple Stresses in Machine Parts

• Introduction • Load • Stress • Strain• Tensile stress & strain• Compressive stress & strain• Shear stress & strain • Young’s modulus • Shear stress or modulus of rigidity • Bearing stress

Introduction

In engineering practice, pada komponen-komponen mesin bekerja gaya-gaya yang terdiri dari satu atau lebih gaya-gaya berikut ini:

a. Energy transmitted b. Berat mesin c. Frictional resistances d. Inertia of reciprocating parts e. Perubahan temperatur, dsb.

Load (beban)

Definisi: sembarang gaya luar yang bekerja pada suatu komponen mesin.

Ada tiga jenis beban : 1. Dead or steady load 2. Live or varying load 3. Suddenly applied or Shock load

Suatu komponen mesin lebih mudah menahan beban mati dari pada beban hidup, dan lebih tahan terhadap beban hidup dari pada beban kejut.

Stress (tegangan)

Ketika ada suatu sistem gaya luar atau beban bekerja pada suatu benda, maka pada setiap potongan melintang benda tersebut akan muncul gaya dalam (internal forces: besarnya sama tetapi arahnya berlawanan) menahan beban tersebut.

Gaya dalam per satuan luas penampang melintang benda tersebut : stress.

Mathematically :

bendaangmelpenampangluasA

NjabeyangbebanP

mmNteganganf

A

Pf

int

ker

)/( 2

Strain (regangan)

Besarnya deformasi per satuan panjang : strain.

mmulamulapanjangl

mbendapangjangperubahanl

regangane

l

le

Tensile stress & strain

P P

x

x

P ftPft

l

letarikregangan

A

Pftariktegangan

t

t

:

:

Compressive stress & strain

P P

x

x

P ftPft

l

letarikregangan

A

Pftariktegangan

c

c

:

:

Shear stress & strain

:

:

geserregangan

A

Pfgesertegangan s

PP P

P

Modulus Young

bila suatu material dibebani dalam batas elastisnya, maka tegangan yang bekerja akan proporsional terhadap regangan.

lA

lP

e

fEatau

eE

ef

..

Hukum Hooke

Shear Modulus atau modulus of rigidity

Experimentally: bila suatu material dibebani dalam batas elastisnya, maka tegangan geser yang bekerja akan proporsional terhadap regangan gesernya.

s

s

fGatau

eG

f

Tabel harga E dan G untuk beberapa material yang sering dipakai sehari-hari

Material E (kg/cm2) G (kg/cm2)

Steel 2 to 2.2 x 106 0.8 to 1.0 x 106

Wrought iron 1.9 to 2.0 x 106 0.8 to 0.9 x 106

Cast iron 1.0 to 1.6 x 104 0.4 to 0.5 x 104

Copper 0.9 to 1.1 x 105 0.3 to 0.5 x 106

Brass 0.8 to 0.9 x 104 0.3 to 0.5 x 106

Timber 0.1x 105 0.1x 106

Bearing stress

Definisi: tegangan tekan lokal yang bekerja pada suatu luasan kontak antara dua members (komponen).

P

Tergantung dari bentuk permukaan kontak dan properties kedua material

tegangan kontak biasanya dihitung dengan membagi beban yang bekerja terhadap luasan kontak pin

)(

)/(

.

2

mpindiameterd

mpinpanjangl

NpinpadabebanP

mmNkontakteganganf

dl

Pf

b

b

Contoh

A rectangular base plate is fixed at each of its four corners by a 20 mm diameter bolt and nuts as shown in Fig. The plate rests on washer of 22 mm internal diameter and 50 mm external diameter. Copper washer which are placed between the nut and the plate are 22 mm internal diameter and 44 mm external diameter.

If the base plate carries a load of 12 tonnes (including self weight, which is equally distributed on the four corners), calculate the stress on the lower washer before the nuts are tightened.

What could be the stress in the upper and lower washer, when the nuts are tightened so as to produce a tension of 500 kg on each bolt ?

Tugas

A pull of 80 kN is transmitted from a bar X to the bar Y through a pin as shown in fig. If the maximum permissible tensile stress in the bar is 100 N/mm2 and the permissible shear stress in the pin is 80 N/mm2, find the diameter of bars and of the pin.

• Dikumpul hari ini (senin, 08 feb 2010) nilai maksimum 100• Dikumpul selasa nilai maksimum 75• Dikumpul rabu nilai maksimum 60• Dikumpul kamis nilai maksimum 40